GARDE LE FROID À DISTANCE
Une bonne isolation thermique est une condition essentielle pour un parc immo- bilier suisse énergétiquement efficace.
La manière d’obtenir une bonne isolati- on des fenêtres et des murs varie d’un bâtiment à l’autre. Dans le cas des bâti- ments historiques, l’installation de vitra- ges sous vide dans des châssis de fenêtres bien conservés peut être une so- lution privilégiée. Un projet pilote de l’OFEN, auquel participent plusieurs exploitations commerciales, a étudié les applications possibles du verre à vide, mais a également conçu des éléments de mur préfabriqués pour des matériaux d’isolation haute performance.
La rénovation économe en énergie des fenêtres historiques d’un bâtiment classé à Bâle a été évaluée. En installant un vitrage isolant sous vide tout en préservant le châssis des fenêtres historiques, l’iso- lation thermique peut être améliorée d’un facteur 3 (réduction de la valeur U de 4,9 à 1,5). Photo: Martin Gruber
Article spécialisé concernant les connaissances acquises lors d’un projet pi- lote dans le domaine du bâtiment soutenu financièrement par l’Office fédéral de l’énergie. L’article a été publié, entre autres, dans le magazine spécialisé Energierundschau (édition printemps 2021).
Dans les nouvelles constructions, mais également dans les rénovations de bâtiments, les fenêtres à triple vitrage isolant sont désormais à la pointe du progrès. Elles éloignent le froid des pièces d’habitation presque deux fois plus efficacement que les doubles vitrages appliqués jusqu’à présent. Ou pour l’exprimer en chiffres: les fenêtres actuelles à triple vitrage ont un coefficient de transfert thermique (U) de 0,6 à 0,5 W/
m²K – par rapport à la surface du verre. Cela signifie qu’envi- ron 10 watts-heure (ou 0,01 kWh) de chaleur sont perdus par heure sur un mètre carré de surface vitrée lorsque la
société Gerber-Vogt AG (Allschwil), spécialisée dans les systè- mes de fenêtres et de façades, a mis au point une fenêtre coulissante particulièrement fine pouvant être équipée de vi- trages sous vide. Les fenêtres coulissantes d’une première série préliminaire ont été testées dans une maison individuel- le témoin puis ont été développées. Il en a résulté une fenêtre coulissante avec une valeur U de 0,69 W/m²K, se rapportant à l’ensemble de la fenêtre, y compris le châssis. Ainsi, la fenêtre isole (légèrement) plus efficacement qu’une fenêtre de même taille avec triple vitrage (valeur U: 0.76 W/m²K).
Dans un deuxième sous-projet, des vitres sous vide ont été insérées dans des châssis de fenêtres bien conservés dans un différence de température entre l’intérieur et l’extérieur est
de 20 degrés.
Vitrages avec fente sous vide
Les triples vitrages d’isolation offrent un haut niveau d’isola- tion thermique. Toutefois, les vitres prennent 40 à 60 mm d’espace supplémentaire en comparaison. Avec cette épais- seur d’élément, elles n’entrent généralement pas dans le châssis d’une fenêtre historique. De plus, les fenêtres à triple vitrage sont lourdes: cela altère leur maniabilité, réduit la longévité des ferrures et complique la construction de gran- des surfaces vitrées. Les vitrages sous vide tels qu’ils sont pro- posés depuis quelques années sur le marché, peuvent aider:
jusqu'à présent, ils isolent à peu près aussi bien que le triple vitrage, mais sont beaucoup moins épais (de l’ordre de 6 à 12 mm) et plus légers. Les vitrages sous vide sont constitués de deux feuilles de verre séparées par un espace de seule- ment 0,2 mm. Cette vente est mise sous vide lors de la fabri- cation, ce qui octroie aux fenêtres une très bonne isolation thermique. Des tampons en silicone font office de sépara- teurs entre les deux vitres.
Jusqu’à présent, la Suisse n’a pas encore beaucoup d’expéri- ence dans le traitement et l’application des vitrages sous vide.
Un projet pilote financé par l’OFEN a désormais apporté un savoir-faire supplémentaire. Dans le cadre d’un sous-projet, la
La fenêtre coulissante avec vi- trage sous vide développée dans le cadre du projet pilote contient un moteur encastré dans le cadre, qui ouvre et ferme la fenêtre à distance. La stabilité du vitrage a été testée par la Haute école spé- cialisée bernoise Architecture, Bois et Construction dans le cadre du projet. Photo: Martin Gruber
Un vitrage sous vide se com- pose de deux plaques de verre séparées par un espace étroit, dans lequel règne un vide ca- lorifuge. Des écarteurs assu- rent le maintien de la fente pendant la mise sous vide. Le fabricant AGC offre une ga- rantie de 15 ans sur ses fenêtres sous vide. Photo:
Martin Gruber
bâtiment ancien de Bâle. Encore une fois, un résultat éner- gétique intéressant a été obtenu (valeur U pour l’ensemble de la fenêtre: 1.5 W/m²K). « Les vitres sous vide sont actuelle- ment recommandées en premier lieu pour l’assainissement des fenêtres historiques dans les bâtiments classés. Dans ce cas, elles offrent un grand potentiel d’économies d’énergie réalisables immédiatement », explique Martin Gruber, qui a géré le projet sous l’égide de l’association professionnelle de Bâle-Ville.
Fenêtre coulissante pour vitrage sous vide ou isolant
Les vitres sous vide sont proposées par des fabricants asiati- ques tels que le groupe verrier japonais AGC et sont désor- mais également produites en Europe via la filiale Interpane.
Dans la mesure où les vitres ne peuvent pas être appliquées sans mesures supplémentaires sur un châssis existant, des fenêtres appropriées doivent être conçues. La fenêtre coulis-
sante, que Gerber-Vogt AG a construite dans le cadre du pro- jet pilote de l’OFEN, offre précisément cette possibilité: la fenêtre se compose d’un châssis bois-métal, comme le préfèrent de nombreux architectes. « Nous voulions fournir aux architectes une fenêtre coulissante avec un châssis filigra- ne qui leur permettrait de créer de grandes baies vitrées pour les immeubles de bureaux et résidentiels, les écoles, les mai- sons de retraite ou les hôpitaux », explique Michael Gerber, directeur général de la Gerber-Vogt AG. Les fenêtres coulis- santes présentent l’avantage, par rapport aux fenêtres oscil- lo-battantes, que les battants ne font jamais saillie dans la pièce. Cela rend les grandes fenêtres plus sûres et plus ma- niables.
Afin d’adapter les grands verres aux châssis étroits, ces derni- ers ont été renforcés par une âme composée de plastique à fibre de verre. Les fenêtres coulissantes peuvent être ouvertes et fermées automatiquement grâce à un moteur intégré au
La fenêtre coulissante («Skyli- ne») récemment développée par la Gerber-Vogt AG semble plus filigrane que la fenêtre classique (à l’arrière à gauche) en raison de sa section centrale d’une largeur de seulement 60 mm. Photo: Gerber-Vogt AG
Image thermique d’un triple vitrage isolant (à gauche) et d’un vitrage sous vide. Le côté gauche montre la vitre, le côté droit le châssis. Illustrati- on: Gerber-Vogt AG
ÉLEMENTS MURAUX PRÉFABRIQUÉS
En plus des fenêtres équipées de vitres sous vide, un autre sous-projet a permis de développer des éléments muraux préfabriqués avec des tapis d’aérogel hautement isolants composés de divers matériaux tels que la silice (dioxyde de silicium). Ces éléments muraux sont deux fois moins épais que les éléments préfabriqués classiques dans la construction à montants et avec de la laine de roche comme matériau d’i- solation, mais ont la même faible valeur U (0,17 W/m²K).
L'entreprise de construction en bois Renggli AG (Sursee) a conçu et construit les éléments muraux, tandis que la AGITEC AG (Dällikon) a apporté son savoir-faire en matière de matéri- aux isolants haute performance. Les éléments ont été utilisés dans un projet pilote pour une maison individuelle à Meilen (ZH): bien que les murs soient très minces (l’isolation ne mes- ure que 10 cm), le bâtiment répond à la norme Minergie A.
L’un des défis du projet était la recherche de techniques appropriées pour le traitement des matériaux isolants fragiles. Une solution consiste à les fixer dans un système en sandwich au moyen d’un serrage et à les rigidifier avec des toiles filigranes (comme les ailes d’un planeur). Ce procédé a été mis en œuvre avec succès avec des tapis d’aérogel, mais peut également être utilisé pour d’autres matériaux hautement isolants tels que l’isopet ou l’aérogel en caoutchouc.
L’aérogel est encore relativement coûteux par rapport aux produits concurrents malgré de meilleures valeurs d’isolation thermi- que dans de nombreuses applications. Afin de promouvoir l’utilisation du matériau d’isolation, les auteurs de l’étude pilote soulignent que la production préalable des éléments muraux doit encore être améliorée: l’important étant une exécution précise aussi bien du cœur du bâtiment (tolérance inférieure à 2 cm) que des éléments muraux qui y sont ajoutés. Une coordination étroite entre les acteurs concernés est indispensable. BV
Production d’éléments muraux préfabriqués avec isolation par aérogel (en gris) à l’usine de Renggli à Schötz (LU). Photo: Martin Gruber Un élément mural conventionnel avec isolation en laine de roche (à gauche) est nettement plus large que le nouvel élément avec isolati- on en aérogel. Photos: Martin Gruber
châssis. Cela permet le refroidissement nocturne pendant les chaudes journées d’été dans le cadre d’un système de gesti- on automatique des bâtiments. Les fabricants de fenêtres ont accordé une attention particulière à l’interface entre le verre et le châssis. Afin de réduire les pertes de chaleur, les vitrages sous vide doivent être enfoncés plus profondément dans le châssis que ce qui est habituel avec les verres isolants. Cela est dû au fait que les vitres sous vide isolent relativement mal sur leur bordure. Malgré la solution obtenue, des optimisati- ons sont souhaitables afin d’améliorer encore l’isolation ther- mique des fenêtres à vitrage sous vide, comme l’indique le rapport final du projet: « Le joint de bordure en verre reste un point faible en termes d’ingénierie thermique et doit être amélioré à l’avenir ». Pour les fenêtres avec vitrage sous vide, une valeur U de 0,4 W/m²K pour l’ensemble de la fenêtre pourrait devenir réalité.
Une meilleure isolation des fenêtres historiques La société Gerber-Vogt AG commercialisera une nouvelle fenêtre coulissante en 2021. Une percée pour les vitres sous vide ne devrait pas automatiquement en découler car il est probable que les fenêtres seront principalement équipées d’un triple vitrage, comme le prévoit Michael Gerber. En ef- La maison pilote de Meilen (ZH) a montré qu’une enveloppe de bâti- ment ultra-mince peut répondre à la norme Minergie-A: les murs ont une couche isolante d’aérogel de seulement 10 cm d’épaisseur, et les fenêtres des vitres sous vide de 12 mm. La maison a été con- struite par la société Dietrich Schwarz Architekten AG qui a participé au projet pilote de l’OFEN. Photo: Martin Gruber
Auteur: Dr. Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) Version: Mai 2021
fet, celui-ci est tout aussi bien isolé mais moins cher. Les ex- perts continuent de considérer le marché du vitrage sous vide comme un substitut du verre dans les bâtiments historiques:
lorsque les châssis sont en bon état, le vitrage simple peut être remplacé par un vitrage sous vide. Même si le joint de bordure ne peut parfois pas être conçu de manière optimale en raison d’un faible retrait du verre, la valeur U des fenêtres peut être améliorée d’un facteur 3, de 4,9 à 1,5, comme le projet pilote a pu le montrer sur la base d’exemples prati- ques. Les bâtiments des années 1960/1970 présentent une deuxième application envisageable pour les vitres sous vide.
Les châssis de fenêtres de cette époque sont généralement trop étroits pour l’installation de triple vitrage isolant. Cepen- dant, ils pourraient être équipés d’un double vitrage (1 x nor- mal, 1 x sous vide).
� Le rapport final du projet pilote de l’OFEN «Développe- ment de systèmes de fenêtres hautement isolantes avec des verres sous vide et des éléments de façade opaques ultrafins» est disponible sur:https://www.aramis.ad- min.ch/Texte/?ProjectID=38688
� Dr Men Wirz (men.wirz[at]bfe.admin.ch), directeur du programme de projets pilotes, de démonstration et de projets phares de l’OFEN communique des informations sur le projet.
� Vous trouverez d'autres articles spécialisés concernant les projets de recherche, les projets pilotes et de démonstra- tion ainsi que les projets phares dans le domaine Bâti- ments et villes surwww.bfe.admin.ch/ec-batiments.
PROJETS P+D DE L’OFEN
Le projet sur l’application de vitres sous vide à haute isolation thermique et de cloisons préfabriquées en aérogel a été sou- tenu par le programme pilote et de démonstration de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). L’OFEN encourage ainsi le déve- loppement et l’expérimentation de technologies, de solutions et d’approches innovantes qui contribuent de manière signi- ficative à l’efficacité énergétique ou à l’utilisation des éner- gies renouvelables. Des requêtes d’aide au financement peu- vent être déposées à tout moment.
� www.bfe.admin.ch/pilotdemonstration
